目的：2，2-双取代-1，3-环戊二醇是合成多种天然化合物和类固醇药物的关键手性中间体，它可以被进一步转化生成许多复杂的手性分子。目前报道的合成2，2-双取代-1，3-环戊二醇的方法大多都是利用化学还原试剂或者金属催化剂。这些方法存在反应条件苛刻、原料成本昂贵、金属试剂污染环境、转化率低、立体选择性差、底物谱窄以及高催化剂负载量等诸多问题。然而，在化学合成领域精准构筑具有两个或三个手性中心的2，2-双取代-1，3-环戊二醇仍然极具挑战性。利用羰基还原酶还原单一构型的2，2-双取代-3-羟基环戊酮合成光学纯的2，2-双取代-1，3-环戊二醇是一种高效且环境友好的方法。所以，本研究利用羰基还原酶高效非对映合成2，2-双取代-1，3-环戊二醇。
　　方法：首先以2-苄甲-2-甲基-1，3-环戊二酮为底物，分别用羰基还原酶RasADH突变体F12和SSCR突变体H6还原，分别得到(2R，3S)-和(2S,3S)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊酮。RasADH F12来自于罗尔斯通氏菌Ralstonia sp.羰基还原酶RasADH，突变I91V/I187S/I188L/Q191N/F205A五个位点得到。SSCR H6来自赭色掷孢酵母Sporobolomyces salmonicolor AKU4429羰基还原酶SSCR，突变T134I/V135I/P243F/Q245G四个位点得到。以(2R，3S)-和(2S,3S)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊酮为底物筛选实验室羰基还原酶酶库的方法得到(1S,3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇。为了得到其它二醇构型，在3位羟基上进行乙酰化衍生，保护基可能会提供空间位阻效应。当移除保护基后，可能得到其它构型二醇。通过再次筛选酶库并用硼氢化钠还原乙酰化底物，将乙酰基水解后得到(1R，2r,3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇和(1R，2s，3S)-2-苄基-2-甲基-1,3-环戊二醇。再以2-苄甲-2-甲基-1，3-环戊二酮为模型底物进行底物拓展，以2位取代苯环衍生物：甲基、氯、溴、氟取代和2位大位阻取代衍生物：萘基亚甲基取代为底物分别进行羰基还原酶酶库筛选得到一系列的2，2-双取代-1，3-环戊二醇。通过制备反应合成上述2，2-双取代-1，3-环戊二醇，并对二醇产物进行结构鉴定。利用HPLC对二醇进行产率和de值计算;利用400M核磁对二醇进行构型和结构鉴定;利用质谱对二醇进行分子量测定;利用旋光仪测定二醇的比旋光值。
　　结论：本研究首次报道了利用羰基还原酶精准构筑单一构型的2，2-双取代-1，3-环戊二醇。(2R，3S)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊酮醇用Chkred12还原和(2S,3S)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊酮用RasADH F12还原都得到(1S,3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇de值＞99％。(1S,2R)-2-苄基-2-甲基-3-环戊酮乙酯分别用硼氢化钠还原和Chkred12还原，得到(1S,2S,3R)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊乙酯（de值为94％，转化率＞99％）和(1S,2S,3S)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊乙酯(de值＞99％，转化率=94％)。(1S,2S)-2-苄基-2-甲基环戊酮乙酯分别用Chkred20L205A和RasADH还原，得到(1S,2R，3R)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊乙酯(de值＞99％,转化率为=50％)和(1S,2R，3S)-2-苄基-2-甲基-3-羟基环戊乙酯(de值=96％,转化率=95％)。再用氢氧化锂水解环戊乙酯得到(1R，2r,3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇、(1R，2s，3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇和(1S,3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇。Chkred12和Chkred20L205A都来自菌株金黄杆菌CA49Chryseobacterium sp.CA49。Chkred20L205A由Chkred20205位的亮氨酸突变为丙氨酸得到。底物拓展的研究中，(2R，3S)环戊酮醇倾向于被Chkred12还原，(2S,3S)环戊酮醇倾向于被RasADH F12还原，均得到(1S,3S)反式环戊二醇。最终得到了十二种2，2-双取代-1，3-环戊二醇产物。其中三种是(1S,3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇、(1R,2r,3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇、(1R，2s，3S)-2-苄基-2-甲基-1，3-环戊二醇。另外，有九种是2位苯环取代衍生物(CH3、Cl、Br、F)，一种2位大取代基（萘基亚甲基）光学纯的(1S,3S)构型反式环戊二醇，产率80％-95％。此研究中的二醇产物具有良好的立体选择性，为有机合成提供了新的手性化合物。此研究开发了羰基还原酶在药物中间体合成的新领域。